JP2006099891A - 磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造上の問題を生じずに、外磁場耐性を高めることができる磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】再生素子およびこの再生素子を挟む２層のシールドを含む再生ヘッドと、主磁極、リターンヨークおよび励磁コイルを含む記録ヘッドとを有し、シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方は底面の面積が上面の面積の１．２倍以上であることを特徴とする磁気ヘッド。
【選択図】 図３

Description

本発明は、磁気ヘッドおよびその磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置に関する。

現在、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に用いられている磁気ヘッドは、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）などの再生素子およびこの再生素子を挟む２層のシールドを含む再生ヘッドと、主磁極、リターンヨークおよび励磁コイルを含む記録ヘッドとを有する。また、記録ヘッド用にさらにシールドを追加した構造も知られている。これらの各部材のうち、たとえば主磁極は記録効率を高めるために複雑な形状に加工されることが多い。しかし、シールドやリターンヨークの形状については特に考慮されておらず、作製の容易な長方形にしていることが多い。

ところが外部からの浮遊磁界が存在する場合、シールドなどの磁性体薄膜がアンテナのような役割をして磁束を集め、その磁束によって媒体に記録された磁気信号を消去してしまうという問題が発生することがある。特に、垂直記録方式のように媒体に軟磁性下地層が含まれる場合には、媒体中に磁束の回路が形成されるため上記の問題が顕著になる。

この問題を解決するために、シールドの端面を主磁極の媒体対向面よりも後退させてシールドから媒体の軟磁性下地層に磁束を流れにくくした構造を採用した磁気ヘッドが知られている（特許文献１参照）。

しかし、このような構造を有する磁気ヘッドでは、シールドの後退量が大きくなると磁気シールド効果が低減して外磁場耐性に大きく影響するため、シールドの形成位置についての公差が非常に厳しく、製造上の問題が生じるという欠点があった。
特開２００３−４５００８号公報

本発明の目的は、製造上の問題を生じずに、外磁場耐性を高めることができる磁気ヘッド、およびこのような磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る磁気ヘッドは、再生素子およびこの再生素子を挟む２層のシールドを含む再生ヘッドと、主磁極、リターンヨークおよび励磁コイルを含む記録ヘッドとを有し、前記シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方は底面の面積が上面の面積の１．２倍以上であることを特徴とする。

本発明の他の態様に係る磁気記録再生装置は、上記の磁気ヘッドと、非磁性基板上に軟磁性下地層および垂直磁気記録層が形成された垂直磁気記録媒体とを有することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置は、製造上の問題を生じることなく、外磁場耐性を高めることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る磁気記録再生装置をトラック方向に沿って切断した断面図である。図１に示すように、この磁気記録再生装置は、垂直磁気記録媒体１０と、垂直磁気記録媒体１０上に配置される磁気ヘッド２０とを有する。垂直磁気記録媒体１０は、非磁性基板１１上に形成された軟磁性下地層１２および垂直磁気記録層１３を有する。なお、非磁性基板１１と軟磁性下地層１２との間にさらに下地層を設けてもよいし、軟磁性下地層１２と垂直磁気記録層１３との間に中間層を設けてもよい。また、通常、垂直磁気記録層１３上に保護層が形成され、保護層上に潤滑剤が塗布される。磁気ヘッド２０は再生ヘッド３０と記録ヘッド４０とを含む。再生ヘッド３０は、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）などからなる再生素子３１と、この再生素子３１を挟む２層のシールド３２、３２を含む。記録ヘッド４０は、主磁極４１と、主磁極４１と磁気的に結合したリターンヨーク４２と、主磁極４１を励磁する励磁コイル４３を含む。シールド３２は、主磁極４１の媒体対向面から後退させていない。

本発明の実施形態に係る磁気ヘッドでは、シールド３２、３２およびリターンヨーク４２のうち少なくとも一方は、底面の面積が上面の面積の１．２倍以上になっている。このような条件を満たす磁気ヘッドでは、外磁場耐性を高めることができる。シールド３２、３２およびリターンヨーク４２の両方がこの条件を満たしているほうがよい。なお、以下においては、代表的にシールドの構造および効果を説明するが、リターンヨークについてもシールドと同様の議論が成立する。

図２を参照して、底面の面積が上面の面積の１．２倍以上になっているシールドを有する磁気ヘッドの効果を説明する。図２には、垂直磁気記録媒体に含まれる軟磁性下地層１２と、その上方に配置されているシールド３２とを示している。このシールド３２の高さをｈで示している。シールド３２の周囲の破線は、シールド３２へ流入する磁束が存在している球状の領域Ｆを示している。

図２の領域Ｆの体積はシールド３２の表面積と関係しているが、シールド３２が磁束を集める能力は媒体の軟磁性下地層１２から遠い部分ほど大きく、一番影響の大きい部分はシールド３２の上面である。領域Ｆからシールド３２へ流入した磁束がシールド３２の底面から媒体の軟磁性下地層１２へ流入するので、シールド３２の底面の平均磁場はシールド３２の底面の面積に反比例する。つまり、
（シールド底面の平均的磁場） ∝ （領域Ｆの体積）÷（シールド底面の面積）
の関係がある。領域Ｆの体積はほぼシールド表面積に関係するため、外磁場耐性を高くするには、シールド高さを低くしたり、シールド幅を狭くしたりするなどの対策が考えられる。しかし、長方形の形状を有する従来のシールドでシールド幅を狭くすると底面積も狭くなるため、有効な対策となりえない。そこで、底面積に影響のないシールド高さを低くすることが考えられるが、磁気シールド効果を考慮するとシールド高さを低くすることも制限される。

これに対して、本発明者らは、上の関係式のうち領域Ｆの体積はシールドの上面の面積と相関することに着目し、（シールドの上面の面積）÷（シールドの底面の面積）を小さくすることにより外磁場耐性を向上させることを考え、本発明を完成させた。すなわち、シールドの上面の面積を底面の面積よりも小さくすれば、領域Ｆからシールドへ流入する磁束を低減することができ、シールドの底面から媒体の軟磁性下地層へ流入する磁束も低減することができる。そして、以下においてより詳細に説明するように、シールドの底面の面積を上面の面積の１．２倍以上にすることによって、外磁場耐性を顕著に向上できることを見出した。

上記のように底面の面積が上面の面積の１．２倍以上になっているシールドやリターンヨークについては種々の形状が考えられる。

図３に本発明の実施例１に係る磁気ヘッドに含まれるシールド３２の斜視図を示す。図３に示すシールド３２は、底面の幅Ｗ_b（媒体対向面ＡＢＳのトラック幅方向に沿う幅）を上面の幅Ｗ_tの１．２倍以上にすることにより、底面の面積を上面の面積の１．２倍以上にしている。

図４に、実施例１のシールドの（底面幅／上面幅）の比と、外磁場に対する耐性（媒体に記録されていた磁気信号の消去が起こり始める外磁場強度）との関係を示す。図４に示されるように、（底面幅／上面幅）の比が大きくなるにつれて、外磁場耐性が向上していることがわかる。そして、（底面幅／上面幅）の比が約１．２倍以上になると、急に外磁場耐性が良好になっているように見える。これは、媒体の軟磁性下地層の飽和に起因すると考えられる。ここで、媒体の軟磁性下地層が飽和すると、シールド底面の平均磁場より、シールドのエッジ部での磁束の集中が顕著になり、外磁場耐性を悪化させる。しかし、（底面幅／上面幅）の比が１．２倍以上になると軟磁性下地層の飽和が緩和され、外磁場耐性が改善されると考えられる。（底面幅／上面幅）の比は１．５倍以上がより好ましく、約２００Ｏｅの外磁場耐性が必要な場合には（底面幅／上面幅）の比は２．０倍以上がさらに好ましい。

上記のようにシールドの（底面幅／上面幅）の比が１．２倍以上ということは、底面の幅と上面の幅との差に換算すると２０μｍに相当する（底面の幅は６０μｍとする）。さらに、底面の幅と上面の幅との差は３０μｍ以上であることがより好ましい。

また、上記のようにシールドの（底面幅／上面幅）の比が１．２倍以上ということは、シールドの底面と側面とのなす角度θが６０度以下であることに相当する。

図５に本発明の実施例２に係る磁気ヘッドに含まれるシールド３２の平面図を示す。このシールドは、底面のエッジ部近傍の一部が除去されてエッジ面が形成されている。上で説明したように、シールドのエッジ部ではシールド底面の平均磁場よりも磁束が集中して外磁場耐性を悪化させる要因となるので、エッジ部近傍の一部を除去することにより外磁場耐性を悪化させる要因を除くことができる。この場合、シールドの底面の長さＷ_bとは、エッジ面を含めてシールドが媒体に対向している部分を媒体に投影した最大長さを意味する。また、シールド底面の平均的な磁場は、エッジ面を含めてシールドが媒体に対向している部分を媒体に投影した面によって決定される。一方、底面とエッジ面とのなす角度Ａが小さいと、狭義の媒体対向面が小さくなるため、シールドから軟磁性下地層への磁束の流れが阻害されるおそれがある。しかし、底面とエッジ面とのなす角度Ａが１６０°以上の鈍角であれば、シールドから軟磁性下地層への磁束の流れが阻害されることはない。

既述した図４には、実施例２のシールドの（底面幅／上面幅）の比と、外磁場に対する耐性（媒体に記録されていた磁気信号の消去が起こり始める外磁場強度）との関係も示している。図４に示されるように、実施例２ではエッジ部近傍の一部を除去したことにより外磁場耐性の悪化を避けることができるので、実施例１よりも外磁場耐性が向上している。

図６に本発明の実施例３に係る磁気ヘッドに含まれるシールド３２の平面図を示す。このシールドでは、側面の一部を除去し、側面が底面端部と上面端部とを結ぶ稜線に対して凹状になるように加工されている。上述した議論からもわかるように、シールドの側面からも磁束が流入するので、図６に示すように、シールドの側面の一部を除去すれば、シールドへ流入する磁束を低減することができ、シールドの底面から媒体の軟磁性下地層へ流入する磁束も低減することができる。この場合、シールドの底面の長さＷ_bおよび底面とエッジ面とのなす角度Ａは図５で定義したとおりである。また、底面と側面とのなす角度θとは、底面と側面における頂点を結んだ稜線とのなす角度を意味する。

図７に本発明の実施例４に係る磁気ヘッドに含まれるシールド３２の平面図を示す。このシールドでは、側面で除去する部分の大きさを、図６よりもさらに大きくしている。

図８に本発明の実施例５に係る磁気ヘッドに含まれるシールド３２の斜視図を示す。このシールドでは、底面の厚みｔ_bを上面の厚みの１．２倍以上にすることにより、底面の面積を上面の面積の１．２倍以上にしている。具体的には、シールド本体３２に対して、その上もしくは下または上下両方に磁性体からなる突起３５を設けた構造を有する。この場合、シールド本体３２の形状は長方形でもよい。シールド本体３２と突起３５とは磁気的に結合してさえいれば両者の間に間隙があってもよく、必ずしも物理的に接触している必要はない。

図９は本発明の他の実施形態に係る磁気記録再生装置をトラック方向に沿って切断した断面図である。この磁気記録再生装置は、図１に示した構成に加えて、記録ヘッド用シールド４５を有するものである。この記録ヘッド用シールド４５も、底面の面積が上面の面積の１．２倍以上であるという条件を満たすことが好ましい。

本発明の一実施形態に係る磁気記録再生装置をトラック方向に沿って切断した断面図。 本発明の原理を説明する図。 本発明の実施例１に係る磁気ヘッドに含まれるシールドの斜視図。 本発明に係る磁気ヘッドに含まれるシールドの（底面幅／上面幅）の比と、外磁場に対する耐性との関係を示す図。 本発明の実施例２に係る磁気ヘッドに含まれるシールドの斜視図。 本発明の実施例３に係る磁気ヘッドに含まれるシールドの斜視図。 本発明の実施例４に係る磁気ヘッドに含まれるシールドの斜視図。 本発明の実施例５に係る磁気ヘッドに含まれるシールドの斜視図。 本発明の他の実施形態に係る磁気記録再生装置をトラック方向に沿って切断した断面図。

符号の説明

１０…垂直磁気記録媒体、１１…非磁性基板、１２…軟磁性下地層、１３…垂直磁気記録層、２０…磁気ヘッド、３０…再生ヘッド、３１…再生素子、３２…シールド、３５…突起、４０…記録ヘッド、４１…主磁極、４２…リターンヨーク、４３…励磁コイル、４５…記録ヘッド用シールド。

Claims (9)

1. 再生素子およびこの再生素子を挟む２層のシールドを含む再生ヘッドと、主磁極、リターンヨークおよび励磁コイルを含む記録ヘッドとを有し、前記シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方は底面の面積が上面の面積の１．２倍以上であることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 前記シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方は底面の幅が上面の幅の１．２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
3. 前記シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方は底面の幅と上面の幅との差が２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
4. 前記シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方は底面と側面とのなす角度が６０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
5. 前記シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方は底面のエッジ部近傍の一部が除去されてエッジ面が形成されており、前記底面とエッジ面とのなす角度が１６０°以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
6. 前記シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方の側面は、底面端部と上面端部とを結ぶ稜線に対して凹状になるように加工されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
7. 前記シールドおよびリターンヨークのうち少なくとも一方は底面の厚みが上面の厚みの１．２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
8. さらに記録ヘッド用シールドを有し、前記記録ヘッド用シールドは底面の面積が上面の面積の１．２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、非磁性基板上に軟磁性下地層および垂直磁気記録層が形成された垂直磁気記録媒体とを有することを特徴とする磁気記録再生装置。

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